本明細書に記載する例示的実施形態は、器具を誘導するためのシステムおよび器具を誘導するためのシステムを提供することができる。器具は、針であり得るが、これに限らない。針は、たとえば中空針を通して機器を導入するための、中空針であり得るが、これに限らない。システムおよび装置は、腎臓への経皮的アクセス(PAK)手技に使用され得るが、これに限らない。システムおよび装置は、手術手技中に使用者を支援するための受
動的PAK支援デバイス(PAK−AD)となることができる。
この説明で使用する「連結された」または「接続された」という用語は、特に指定のない限り、直接接続されたと、1つまたは複数の中間手段を介して接続されたとの両方を含むものとする。
また、いくつかの実施形態を説明するとき、開示は、方法および/またはプロセスを特定の順序のステップとして開示していることがある。しかしながら、特に求められない限り、方法またはプロセスは、開示する特定の順序のステップに限定されるべきではないことは理解されよう。他の順序のステップが考えられる可能性がある。本明細書に開示する特定の順番のステップは、不当な制限と解釈されるべきではない。特に求められない限り、本明細書に開示する方法および/またはプロセスは、記載する順番で行われるステップに限定されるべきではない。ステップの順序は、変えられる可能性があり、依然として本開示の範囲内である。
さらに、本明細書における説明では、使用されるときはいつでも「実質的に」という用語は、「全面的に」または「完全に」などを、これらに限らないが、含むように理解される。また、使用されるときはいつでも「含んでいる」、「含む」などの用語は、明示的に列挙されていない他の構成要素に加えて、そのような用語の後に列挙される要素/構成要素を広く含むことから、これらは非制限的記述言語であることを意図される。さらに、使用されるときはいつでも「約」、「およそ」などの用語は、一般に、妥当な変動、たとえば、開示する値の+/−5%の変動、または開示する値の4%の変動、または開示する値の3%の変動、開示する値の2%の変動、または開示する値の1%の変動を意味する。
さらに、本明細書における説明では、いくつかの値は、範囲で開示され得る。範囲の端点を示す値は、好ましい範囲を例示するよう意図される。範囲が記載されているときはいつでも、範囲は、考えられるすべての部分範囲、ならびにその範囲内の個々の数値を含み、教示することが意図される。すなわち、範囲の端点は、不変の限界と解釈されるべきではない。たとえば、1%から5%の範囲の記述は、具体的に記述された部分範囲1%から2%、1%から3%、1%から4%、2%から3%など、ならびに、個々には1%、2%、3%、4%、および5%などのその範囲内の値を有するよう意図される。上記の特定の開示の意図は、範囲の任意の深さ/広さに適用できるものである。
本明細書における説明では、器具の「傾斜」動作、およびピボットポイントを中心とした「回転の」(すなわち回転)動作は、同義で使用される。器具は、器具の開始位置に対して斜めの/傾いた位置に動くまたは動かされるようにされる。
図1(a)は、例示的実施形態における器具を誘導するためのシステム102を示す概略図である。対象者106の撮像を容易にするために、撮像構造体104が提供される。例示的実施形態では、撮像構造体104は、いわゆるCアームであることが好ましい。Cアーム104は、矢印Aを通る軸を中心に実質的に円を描くように回転することができる。
図1(b)は、例示的実施形態における、矢印Aから見たときのシステム102の概略図である。Cアーム104は、撮像デバイスを含む。撮像デバイスは、X線撮像デバイスなどの、放射線撮像デバイスであってよいが、これに限らない。代替の例示的実施形態では、磁気共鳴断層撮影(MRI)、コンピュータ断層撮影(CT)スキャンなど、任意の他の撮像デバイスまたは任意の他の撮像形式が使用され得るが、これらに限らない。例示的実施形態では、撮像デバイスは、X線トランスミッタ110と、X線レシーバ112とを含む。トランスミッタ表面、すなわちトランスミッタ110の平面は、受容面、すなわ
ちレシーバ112の平面に実質的に平行である。
システム102では、器具、たとえば中空針120を誘導するための誘導モジュール122がさらに提供される。誘導モジュール122は、器具を誘導するための装置124と、好ましくは支持アーム126とを含む。支持アーム126は、たとえばPAK手技中に装置124を配置し、支持するために、装置124に取付け可能に連結される。
例示的実施形態では、装置124は、迅速にセットアップし、取り外すために、支持アーム126、たとえば多関節アームに取り付けられることがある。支持アーム126は、支持アーム126が取り付けられるベッド/台128から位置決めの際に基準をとる。これは、位置合わせモジュール108および/または装置124の使用によってもたらされる手技に対する時間節約に加えて、たとえば、PAK手技のための全体の時間をさらに削減する。
例示的実施形態では、装置124は、たとえばPAK手技で使用するための微調整機構を提供することができ、針振れに対する所望の補正を行うことができる。例示的実施形態では、調整は、約2mm未満であり得る。
例示的実施形態では、装置124は、全体的にまたは部分的に、撮像中の陰影効果が実質的に低減されるおよび/または防止されるような材料で構成されることが好ましい。たとえば、X線撮像などの放射線撮像については、装置124は、放射線透過的、または放射線透過性の、または放射線半透過性の材料で構成されることが好ましい。このような材料は、チタン、ガラス、ポリスチレン、ポリウレタン、PVC、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、紙などを含むことができるが、これらに限らない。
さらに、例示的実施形態では、装置124は、誘導モジュール122から器具、たとえば針120を外すことができる解除機構(図示せず)をさらに含む。解除機構は、たとえば、誘導モジュール122が後続の手技ステップに妨げにならないように、対象者106からの誘導モジュール122の取り外しを容易にすることができる。
図2(a)および(b)は、例示的実施形態における、器具を誘導するための装置を大まかに示すための概略図である。例示的実施形態では、装置202は、把持部材または器具ホルダ204を含む。把持部材は、装置本体の中心から外れていてもよい、または把持部材は、本体の中心にあってもよい。いくつかの実施形態では、器具ホルダ204は、コンプライアンスデバイスと協働するためのクランプまたはプラグ−シャフト組立体をさらに含むことができる。他の実施形態では、器具ホルダ204は、器具206を保持/把持するために装置202に設けられた開口部であってもよい。
装置202は、装置202の本体に対して水平な平面内の1つまたは複数の軸(たとえば、y軸および/またはx軸)に沿った並進動作をもたらすための1つまたは複数の作動機構または部材またはデバイスをさらに含む。上述の平面における並進動作は、器具のための動き、またはピボットポイント208を中心とした器具の回転動作を引き起こす/与えることができ、ピボットポイントは、たとえば対象者と接触するとき、器具の先端にある。器具の動きは、二平面(dual-planes)に(たとえば、YZ平面212におよび/ま
たはXZ平面224に)あってもよい。ピボットポイント208は、したがって装置202の外にある。
たとえば、y軸方向における器具ホルダ204の並進動作で、器具206は、YZ平面212において外のピボットポイント208を中心として角度α(数字214、216を比較する)で回転するようにされ得る。x軸方法における器具ホルダ204の並進動作で
、器具206は、XZ平面224において外のピボットポイント208を中心として角度β(数字220、222を比較する)で回転するようにされ得る。
軸動作については、単一軸に沿った(たとえば、y方向に沿った)把持部材のさらなる動きだけが可能にされるように、(たとえば、x方向に沿った)把持部材の動きを制限するために、ロッキング部材(図示せず)が設けられ得ることが好ましい。
例示的実施形態では、装置202は、装置202の本体に対して垂直な軸(たとえば、z軸)を中心として、装置202の本体に対して水平な平面に平行な平面内で、さらに回転され得る。たとえば、装置202は、XY平面において角度シータΘ(数字226、228を比較する)で回転され得る。回転を制限するために、回転ロッキング部材(図示せず)が設けられてもよい。
例示的実施形態では、たとえばPAKプロセス中に、装置202は、対象者上の、第2のマーキングの位置、たとえばピボットポイント208の位置に、運ばれる。装置202は、対象者上の第1のマーキング210の方向に向ける、または第1のマーキング210に合わせるように、z軸を中心として回転される。合わせた後、z軸を中心とする回転はロックされ得る。器具206は、その後、器具ホルダ204に挿入され、対象者と接触され得る。ピボットポイント208は、その後、たとえば対象者に約3mm挿入して、対象者と接触した器具の先端に設けられ得る。器具206を対象者内のターゲットに合わせて誘導するために、(たとえば、XZ平面およびYZ平面における)二平面の動きが、装置202によって器具206に引き起こされる/与えられる/提供されることが可能である。器具は、その後、挿入されることが可能であり、器具の調整は、並進動作により依然として行われ得る。
ピボットポイント208は、第2のマーキングにあるように限定されないことは理解されよう。むしろ、ピボットポイント208は、たとえば、第1のマーキング210と第2のマーキング208との間に引かれた線沿いの、第1および第2のマーキング自体も含めた、いかなる点であってもよい。
代替の例示的実施形態では、把持部材は、装置の本体に対して水平な平面に平行な、たとえば本体から固定距離上方または下方にずれた第2の平面にあることがある。作動機構/部材は、第2の平面内の並進動作として把持部材の動きを生じさせるように構成される。
図3(a)は、例示的実施形態における、器具誘導装置を示す概略図である。器具誘導装置302は、図1(b)の装置124の一実施形態である。器具誘導装置302は、台304のレール(図示せず)に、取り外し可能に連結される、または取り付けられる。対象者306が、台/ベッド304に置かれることが可能であり、器具誘導装置302は、対象者306の上に、または上方に位置付けられる。
図3(b)は、図3(a)の拡大図である。器具308が、器具誘導装置302によって把持/保持されて示されている。器具308は、対象者306の挿入表面に接触する。器具308の先端部または接触点(図示せず)は、器具308のピボットポイント(図2(a)および(b)の208を比較する)である。したがって、ピボットポイントは、器具誘導装置302の外にある。器具誘導装置302が器具308の傾斜、または外のピボットポイントを中心とした器具308の回転動作(図2(a)および(b)の数字214、216を比較する)を引き起こす/与えるために、作動機構(図示せず)が設けられる。たとえば、作動機構310は、図のようにY軸312に沿って動くように構成される。この場合、従来のZ軸は、対象者306に垂直な軸(図示せず)である。Y軸に沿った動
きにより、器具308は、ピボットポイントを中心として、YZ平面において枢動する。矢印314を比較する。例示的実施形態では、X軸動作のために、第2の作動機構(図示せず)が設けられることもある。
器具誘導装置302は、Z軸、すなわちY軸に垂直な、および対象者206に垂直な軸の周りを回転できる(図2(a)および(b)の数字226、228を比較する)ように構成されることもまた好ましい。
別の例示的実施形態では、たとえば、第2の作動機構316を使用して、動きの軸(たとえば、Y軸)に垂直な別の軸(たとえば、X軸)において並進動作をさらにもたらすことによって、針誘導装置は、針先端に維持されるピボットポイント(図2(a)および(b)の208を比較する)を中心としてXZ平面(図2(a)および(b)の224を比較する)において器具の回転動作を与える/引き起こすことができる。
例示的実施形態では、X軸(および/またはY軸)並進動作は、「微」および「粗」調整を提供され得る。粗調整は、たとえば、作動機構を引くことおよび押すことによってスライドする、大規模な動きであり得る。微調整は、たとえば、約2mm未満ねじピッチなどの、細目ねじを回転させることにより行われ得る。針誘導装置は、たとえば、針挿入中に、粗い(または大規模な)動きを作動することをロックするが、微細な(または微小規模の)調整を依然として可能にするロッキング部材/デバイスを設けられ得る。調整中に、ピボットポイントは、挿入中により正確な軌道が実現され得るように、針の先端に維持される。針誘導装置は、たとえば、XZ平面動作中に、針の傾斜に従うように構成されることが好ましい。たとえば、コンプライアンス機構が設けられ得る。針が対象者の身体によってもたらされる抵抗に遭遇するとき、挿入中のコンプライアンスは有利である。針誘導装置はまた、針を針誘導装置から外すための解除機構を有するように構成される。たとえば、解除は、2以下のステップで実現され得る。
図4(a)、(b)、および(c)は、異なる例示的実施形態における異なるコンプライアンス機構を示すための概略図である。
1つの例示的実施形態では、図4(a)(i)〜(iii)は、半球状の壁、たとえば404、406が側面に配置された穴/開口部402を示す。開口部402は、把持部材または器具ホルダ(図2(a)および(b)の204を比較する)として機能する。針408が、穴/開口部402に挿入され得る。図4(a)(ii)に示すように、ニュートラル位置において、針408は、接触点に、たとえば対象者の表面に、外のピボット410を有する。例示的実施形態では、軸(たとえば、y軸)に沿った方向における把持部材の並進動作のために、ピボットポイントを中心とした針408の回転動作が与えられる/引き起こされる。図4(a)(i)に例示的に示すように、負のy軸方向の動きにおいて、針408は、半球状の壁、たとえば404、406を用いて、ピボットポイント410を中心として負の角度アルファ412に回転するようにされる。図4(a)(iii)に例示的に示すように、正のy軸方向の動きにおいて、針408は、半球状の壁、たとえば404、406を用いて、ピボットポイント410を中心として正の角度アルファ414に回転するようにされる。図4(a)(i)から図4(a)(iii)を参照して説明するコンプライアンス機構は、図17、18、19(a)から(b)、20(a)から(b)、22、および24(a)から(b)を参照して後に説明するコンプライアンス機構と実質的に同様である。
1つの例示的実施形態では、図4(b)(i)から(iii)が、コンプライアンスデバイス416を示す。コンプライアンスデバイス416は、針418を受けるための中空シャフトを含む。コンプライアンスデバイス416の側面には、半球状の壁、たとえば4
20、422が配置される。図4(b)(ii)に示すように、ニュートラル位置において、針418は、接触点に、たとえば対象者の表面に、外のピボット424を有する。例示的実施形態では、軸(たとえば、y軸)に沿った方向における把持部材の並進動作のために、ピボットポイントを中心とした針418の回転動作が与えられる/引き起こされる。図4(b)(i)に例示的に示すように、負のy軸方向の動きにおいて、針418は、半球状の壁、たとえば420、422を用いて、ピボットポイント424を中心として負の角度アルファ426に回転するようにされる。図4(b)(iii)に例示的に示すように、正のy軸方向の動きにおいて、針418は、半球状の壁、たとえば420、422を用いて、ピボットポイント424を中心として正の角度アルファ428に回転するようにされる。図4(b)(i)から図4(b)(iii)を参照して説明するコンプライアンス機構は、図16、17、および18(a)から(d)を参照して後に説明するコンプライアンス機構と実質的に同様である。
1つの例示的実施形態では、図4(c)(i)から(iv)が、コンプライアンスデバイス430を示す。図4(c)(iv)が、図4(c)(ii)の線A−Aの断面図を示す。コンプライアンスデバイス430は、把持部材436に設けられた対応するソケット/ホルダと係合するための球状の回転ジョイント、たとえば432、434を含む。コンプライアンスデバイス430は、針438を受けるためのシャフトも含む。図4(c)(ii)に示すように、ニュートラル位置において、針438は、接触点に、たとえば対象者の表面に、外のピボット440を有する。例示的実施形態では、軸(たとえば、y軸)に沿った方向における把持部材の並進動作のために、ピボットポイントを中心とした針438の回転動作が与えられる/引き起こされる。図4(c)(i)に例示的に示すように、負のy軸方向の動きにおいて、針438は、把持部材436に設けられた対応するソケット/ホルダと相互に作用する球状の回転ジョイント、たとえば432、434を用いて、ピボットポイント440を中心として負の角度アルファ442に回転するようにされる。図4(c)(iii)に例示的に示すように、正のy軸方向の動きにおいて、針438は、把持部材436に設けられた対応するソケット/ホルダと相互に作用する球状の回転継手、たとえば432、434を用いて、ピボットポイント440を中心として正の角度アルファ444に回転するようにされる。図4(c)(i)から図4(c)(iv)を参照して説明するコンプライアンス機構は、図12(a)から(b)、13(a)から(g)、14、および15(a)から(d)を参照して後に説明するコンプライアンス機構と実質的に同様である。
図5は、例示的実施形態における機器を誘導するための方法を示すための概略フローチャート500である。ステップ502において、装置を使用して器具が把持される。ステップ504において、装置の外にピボットポイントが設けられる。ステップ506において、装置の外のピボットポイントを中心とした器具の回転動作をもたらすように器具を動かすために、装置の1つまたは複数の作動部材が作動される。
装置の外のピボットポイントを中心とした器具の回転動作中に、より滑らかな枢動運動が器具にもたらされるように、(たとえば、図4(a)から(c)を参照して説明したような)コンプライアンスデバイスが使用され得ることが好ましい。
この方法は、器具を動かすために1つまたは複数の作動部材を作動させるステップについて、装置の本体に対して水平な平面に平行である平面内で並進に器具の動きを生じさせることを含む。
例示的実施形態では、ピボットポイントは、対象者または対象者の組織内にあることが好ましい。
例示的実施形態では、方法は、器具を対象者に挿入することと、対象者内のターゲットに合わせることと、装置の1つまたは複数の作動部材を使用することとをさらに含むことができる。
この方法は、PAK手技で使用され得る。
別の例示的実施形態では、システム102は、視覚的位置合わせモジュールを追加することによって、より正確にするためにさらに強化され得る。
図6は、例示的実施形態における、視覚的位置合わせモジュールを使用した例示的な器具誘導を示すための概略図である。同様の構成要素は、図1(b)を参照して説明した構成要素と実質的に同様に機能する。説明を容易にするために、同様の構成要素の説明には同様の数字が使用される。
システム602では、位置合わせモジュール604が設けられ、可視光源608と、屈折/反射部材610とを含む。光源608は、レーザポインタ/光源であってよいが、これに限らない。屈折/反射部材610は、プリズムであってよいが、これに限らない。プリズム610を保持し、位置付けるために、把持スパイン612が設けられる。例示的実施形態では、対象者106上の可視基準は、透過面またはトランスミッタ110の平面に実質的に垂直である。これは、プリズム610の位置付けによって調整され得る。したがって、可視基準は、有利にはx線平面に垂直な基準を提供することができる。
例示的実施形態では、光源608は、x線トランスミッタ110の透過路から外れて配置される。プリズム610は、x線トランスミッタ110の透過/撮像路に配置される。プリズム610は、放射線撮像に対して実質的に透過的であることが認識されている。把持スパイン612は、放射線撮像に透過的な材料で作られることが好ましく、プリズム610は、x線トランスミッタ110の透過/撮像路において実質的に透過的であるので、x線トランスミッタ110の透過/撮像路から外した光源608の配置は、したがって有利には、レシーバ112で取得されるx線画像に実質的に影がないようにするものであり得る。
例示的実施形態では、可視位置合わせモジュール604は、挿入精度を高めることができる。マイクロ機構または可動ホルダ614が、レーザポインタ608に連結されて、設けられてもよい。可動ホルダ614は、可視光基準がたとえば対象者106に投射され得るように、レシーバ112に沿って平面動作を行うように使用され得る。可視光基準は、調整後、依然としてレシーバ撮像面に垂直のままである。例示的実施形態では、調整において2つの動きがもたらされる。レーザポインタ608とプリズム610との距離は、固定していることが好ましいが、両方の構成要素608、610は、Cアームレシーバ112の中心軸に沿って回転されてもよく、中心からのそれらの距離は調整可能である。すなわち、機構または可動ホルダ614は、極座標系を使用してレシーバ平面上の任意のポイントに(放射状におよび/または回転させて(rotationally))プリズム610を設置するように設計される。したがって、可視光源は、撮像表面の平面に平行な平面内で調整可能である。
図7(a)および(b)は、例示的実施形態における図6の視覚的位置合わせモジュールの使用を示すための概略図である。図7(a)では、レーザビームが、対象者702上の第2のマーキング706に、プリズム610を使用して投射される。Cアーム撮像デバイスは、ターゲット情報、たとえば深さを決定するための画像を取得するために、たとえば第1のマーキング704に対して傾いている。レーザビームは、したがって第2のマーキング706に対して投射され、ターゲットにアクセスするための位置に針710を誘導
することができる。針710は、レーザビームにおいて対象者702に接触する。針710の誘導は、図2(a)および(b)に基づいて説明したように、二平面(たとえば、XZ平面およびYZ平面)動作に基づく。誘導は、針710の画像に基づくことができる。たとえば、針710がレーザビームと、したがって、X線撮像の透過/撮像路と位置合わせされる場合、画像は、針の幹部を示すことなく、針の端部を示すことがある。
図7(b)では、レーザビームは、針710の端部712に投射される。挿入精度は、ターゲット、針の先端部および中心部/端部をX線撮像の平面と一直線に合わせることによって有利に改善される。
図8は、例示的実施形態における、器具を誘導するために可視基準を提供するための方法を示すための概略フローチャート800である。ステップ802において、ターゲットを撮像することができる撮像デバイスが提供される。ステップ804において、視覚的位置合わせモジュールが提供される。視覚的位置合わせモジュールは、可視光源と、可視光源から光を受けるための屈折/反射部材とを含み、屈折/反射部材は、撮像デバイスに対して実質的に透過的であって、撮像デバイスの撮像路に配置され、可視光源は、撮像デバイスの撮像路から外れて配置される。ステップ806において、屈折/反射部材は、撮像路の可視基準を提供するために使用される。ステップ808において、器具は、可視基準に基づいて撮像路に誘導される。
図9は、例示的実施形態における、ターゲットにアクセスするためのプロセスフローを示すための概略フローチャート900である。器具を誘導するためのシステムおよび装置が使用される。例示的実施形態では、器具は中空針である。使用される撮像は、X線撮像である。このシステムおよび装置は、図6、7(a)、および7(b)を参照して説明したシステム602、および図2(a)および2(b)を参照して説明した装置と実質的に同様である。位置合わせモジュールのために、レーザポインタおよびプリズムが使用される。
ステップ902において、第1のマーキングが対象者の身体に付けられる。これは、参考のために、マーカー、ペン、または鉛筆マーキングなどであってよい。1つまたは複数のX線画像が、この開始位置で撮られる。
ステップ904において、Cアームは、さらに1つまたは複数のX線画像を撮るために回転される。Cアームの回転は、開始位置から約20〜30度であってよい。取得される画像から、ターゲット情報、たとえば深さが決定される。針の進入点(entry point)を
示すために、対象者の身体に第2のマーキングが付けられる。
ステップ906において、X線撮像デバイスは、針の誘導のためにスイッチを切られる。この段階でX線撮像デバイスのスイッチを切ることは、健康に害を及ぼす可能性のある放射線撮像に使用者がさらされることを短くすることができることを発明者らは認識している。
ステップ908において、レーザポインタは、スイッチをオンにされ、レーザビームは、第2のマーキングに投射される。
ステップ910において、針誘導装置は、第2のマーキングに位置付けられる。ステップ912において、針は、針を保持/把持する誘導装置に挿入される。
ステップ914において、針は、対象者の体内に約3mm挿入されて、針のピボットポイントを得る。ピボットポイントは、挿入せずに、たとえば対象者の身体と接触した表面
で得られてもよいことは理解されよう。X線撮像デバイスは、その後スイッチをオンにされる。
ステップ916において、針は、レーザビームに位置合わせされるように、誘導装置を使用してたとえばXZ平面およびYZ平面動作で誘導される。位置合わせは、このステップにおいて撮られる1つまたは複数のX線画像から確認される。粗い、または比較的大規模な動きが、位置合わせに使用され得る。
ステップ918において、針は、対象者に徐々に挿入される。ステップ920において、針の位置は、X線撮像を使用して決定され得る。これは、Cアームの回転を含むことができる。
ステップ922において、針を挿入するために針の調整、たとえば針の微調整が行われ得る。これは、対象者の身体による抵抗のために針がわずかにずれるために行われ得る。
ステップ924において、X線撮像が使用されて、針がターゲットにアクセスしたかどうかを決定する。使用者は、針についての触覚フィードバックもまた利用して、針がターゲットにアクセスしたかどうかを決定することが好ましい。ターゲットがアクセスされていない場合、プロセスはステップ918にループする。
ステップ926において、ターゲットがアクセスされた後、挿入は完了する。針誘導装置または針は、解除される。
図10は、例示的実施形態における、器具を誘導するための装置の概略斜視図である。装置1002は、中空針1004などの器具に、たとえばXZ平面およびYZ平面動作をもたらすことができる。針1004の先端部のピボットポイント1006を中心としたx軸動作のための回転/傾斜角度ベータβ、および針1004の先端部のピボットポイント1006を中心としたy軸動作のための回転/傾斜角度アルファαを比較する。ピボットポイントは、したがって装置1002の外にある。x軸動作を作動させる作動部材/機構として、xロッド1008が設けられる。y軸動作を作動させる第2の作動部材/機構として、yロッド1010が設けられる。z軸、すなわち装置1002の中心を垂直に通る軸を中心とした装置1002の回転を作動させる第3の作動部材/機構として、ハンドル1012が設けられる。角度Θ1014を比較する。すなわち、ハンドル1012は、装置1002の回転部材として機能することができる。ハンドル1012に連結されたスプリングコレットおよびスリットクランプ組立体(図示せず)が、装置1002の回転を制限するための回転ロッキング部材として機能することができる。
例示的実施形態では、たとえばピボットポイント1006である、針挿入ポイントは、装置1002の本体1016から外れている。外れていることにより、対象者上の針挿入ポイントの使用者の可視性が最大になることが、1つの利点である。さらに、外れていることにより、放射線撮像中に対象者のターゲットの上に、たとえば装置1002の投影の可能性をなくすことができる。この点において、装置1002は、撮像中の陰影効果が実質的に低減されるおよび/または防止されるような材料で、全体的にまたは部分的に構成されることもまた好ましい。たとえば、装置1002の少なくとも把持部材が、このような材料で構成され得る。たとえば、X線撮像などの放射線撮像については、装置124は、放射線透過的、または放射線透過性の、または放射線半透過性の材料で構成されることが好ましい。このような材料は、チタン、ガラス、ポリスチレン、ポリウレタン、PVC、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、紙などを含むことができるが、これらに限らない。
例示的実施形態では、たとえば器具を把持するためのクランプデバイス/機構の形の把持部材が設けられる。クランプ部材/フィンガー1018、1020を含むクランプデバイス/機構が、針1004を保持/把持することができる。クランピングフィンガー1018、1020は、使用者がクランピングフィンガー1018、1020のクランプ解除端部1022、1024に圧力を加えることによって、針1004を装置1002から「素早く」および簡単に解除することを可能にすることもできる。
例示的実施形態では、yロッド1010の回転による微細なまたは小規模の調整を依然として可能にしながら、粗いまたは大規模な調整後にyロッド1010をロックするために、カムノブ1026が設けられる。
例示的な実施形態では、単一軸(y軸)に沿ったさらなる動きのみが可能にされるように、x方向における動きを制限するためにx方向にロッキング部材が設けられることが好ましい。
したがって装置1002は、針1004自体を使用して、針挿入平面および撮像平面、たとえばX線平面の位置合わせを行うことができる。すなわち、実際の使用中に、装置1002は、針1004を把持して、対象者上の第1のマーキングと第2のマーキングを結合する線に平行に、好ましくは真上に、位置合わせすることができる。この位置において、針1004は、対象者の表面に対して実質的に水平であり得る。針1004はその後、対象者内のターゲットにアクセスするためのプロセスを開始するために、位置合わせまたは結合線に沿った直立または垂直位置に向かって装置1002によって次第に引っ張られることが可能である。
図11は、例示的実施形態における、器具を誘導するための装置の分解組立図である。装置1102は、図10を参照して説明した装置1002と実質的に同一である。
鋸歯状シャフト1108を介してU字形ブロック1106に連結するために、yロッド1104が設けられる。例示的実施形態では、U字形ブロック1106は、本体1124に連結され得る伸長可能な部材であり、U字形ブロック1106は、クランピングフィンガー(図10の1018、1020を比較する)の位置を本体1124から外して置くことができる。連結部は、ガイドハウジング1110に収納される。並進力を加えること、たとえば、yロッド904を押すまたは引くことによって、y軸動作が実現されることが可能であり、その結果として連結部を動かす。このような動きが、器具、たとえば中空針1112に、粗いまたは大規模な調整を与えられることは認識される。
ガイドハウジング1110上に、ロッキング/ロックレバー1114が設けられる。ロックレバー1114に係合するように、カムノブ1116が設けられる。カムノブ1116は、カムシャフト1118を中心として回転可能である。y軸方向においてカムノブを回転させることまたは「反転させること」によって、カムノブは、ロックレバー1114のあご部1120に係合して、鋸歯状シャフト1108の鋸歯状の切れ込みに接触することができる。これは、y方向の連結をロックすることができる。ロックが係合されると、粗調整が防止される。yロッド1104は、依然として鋸歯状シャフト1108内の細目ねじ(図示せず)を介して鋸歯状シャフト1108にさらに係合して、針1112のy方向の微細なまたは小規模の調整を可能にすることができる。
装置1102の本体1124内の細目ねじ(図示せず)を介してガイドハウジング1110に連結するために、xロッド1122が設けられる。スプリングデバイス1126(図10の数字1028を比較する)などの弾性部材が設けられる。スプリングデバイス1126は、本体1124の反対端部をガイドハウジング1110のエンドストッパー11
28に隣接させるために、ガイドハウジング1110に沿ってスライド可能である。これは、1自由度を可能にし、x方向の誘導を提供することができる。xロッド1122は、x方向において針1112を調整するために、順方向または反対方向のためにそれぞれ時計回りまたは反時計回りに回転され得る。
本体1124は、スリットクランプ1130上に配置される、または載っている/置かれていることが可能である。スリットクランプ1130は、その結果としてスプリングコレット1132に取り付けられることが可能である。この配置は、装置1102にシータΘ角度調整/回転(図10の1014を比較する)をもたらすことができる。およそ角度Θの所望の回転後の所定の位置に装置1102をロックするために、ねじ込み端部を有するハンドル1134が設けられる。装置1102の回転動作をロックするために、ハンドル1134は、スプリングコレット1132の周りで、スリットクランプ1130を締め付けるように、またはスリットクランプの円周をより小さくするように使用される。スプリングコレット1132の動きの自由が制限されるので、回転動作はロックされるまたは制限される。
図12(a)は、例示的実施形態における、コンプライアンスデバイスを示す概略図である。コンプライアンスデバイス1202は、図10および図11を参照してそれぞれ説明する装置1002または装置1102とともに、または協働するように使用され得る。コンプライアンスデバイス1202は、中空針1204などの器具を把持/保持するために使用され得る。針1204の先端部のピボットポイントを中心としたx軸動作のための回転/傾斜角度ベータβ、および針1204の先端部のピボットポイントを中心としたy軸動作のための回転/傾斜角度アルファαもまた示される。
いくつかの実施形態では、コンプライアンスデバイス1202は、撮像中の陰影効果が実質的に低減されるおよび/または防止されるような材料で実質的に構成されることが好ましい。たとえば、X線撮像などの放射線撮像については、コンプライアンスデバイス1202は、放射線透過的、または放射線透過性の、または放射線半透過性の材料で構成されることが好ましい。このような材料は、チタン、ガラス、ポリスチレン、ポリウレタン、PVC、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、紙などを含むことができるが、これらに限らない。
図12(b)は、図12(a)のコンプライアンスデバイスの分解組立図である。コンプライアンスデバイス1202は、xコンプライアンス部材1206を含み、xコンプライアンス部材1206の両側に、一対の球形ボールジョイント1208、1210を有する。コンプライアンスデバイス1202は、yコンプライアンス部材1212もまた含む。ボールジョイント1208、1210は、対応するソケット/ホルダ、たとえばyコンプライアンス部材1212に設けられた1214の上/中に置かれ得る。したがってxコンプライアンス部材1206は、yコンプライアンス部材1212に対して枢動/回転することができる。xコンプライアンス部材1206は、ロックする目的のために、溝たとえば1228もまた設けられる。
yコンプライアンス部材1212内の所定の位置にxコンプライアンス部材1206を保持するために、コンプライアンスカバー1216が設けられ、XZ平面における針1204の回転または動きを効果的に可能にする。例示的実施形態では、yコンプライアンス部材1212は、クランプデバイス/機構のクランプ部材/フィンガー(図10の1018、1020を比較する、図12(b)には示さず)上に設けられた対応するソケット/ホルダと係合するために互いに反対側に配置された一対のボールジョイント1218、1220を含む。したがってyコンプライアンス部材1212は、YZ平面において針1204の回転または動きをもたらすことができる。
例示的実施形態では、ボールジョイント1208、1210、1218、1220のセットは、垂直関係で配置されて、すべての方向において針1204のコンプライアンスを提供する。
コンプライアンスデバイス1202は、スリーブロック1222と、プランジャー1224と、カム1226とをさらに含む。これらの構成要素1222、1224、および1226は、異なる角度位置でxコンプライアンス部材1206をロックするために組み合わせて動作することができる。
図13(a)から(g)は、異なる角度位置でxコンプライアンス部材1206(図12(b))を維持することを説明するために提供される。説明を容易にするために、図12(a)および(b)からの同様の構成要素を指すために、同様の数字が使用される。
図13(a)は、コンプライアンスデバイス1202(図12(a))の概略断面図である。xコンプライアンスデバイス1206は、スリーブロック1222をxコンプライアンス部材1206の方へまたはxコンプライアンス部材から遠くへ(数字1302を比較する)シフトする/動かすことによって(位置A、B、およびCで示される)3つの異なる係合位置で維持され得る。スリーブロック1222の移動/シフトは、使用者が力または圧力を加えることによるものとすることができる。
図13(b)は、位置Aを示すためのコンプライアンスデバイス1202の概略側面図である。図13(c)は、位置Aにおけるコンプライアンスデバイス1202の線AAに沿って取得された概略断面上面図である。スリーブロック1222をxコンプライアンス部材1206(位置A参照)の方へ動かすことにより、スリーブロック1222のリング端部1304、1306が、xコンプライアンス部材1206の溝(図12(b)の1228を比較する)と係合する。これは、垂直位置で(すなわち、z軸に平行に)xコンプライアンス部材1206をロックする。
図13(d)は、位置Bを示すためのコンプライアンスデバイス1202の概略側面図である。図13(e)は、位置Bにおけるコンプライアンスデバイス1202の線AAに沿って取得された概略断面上面図である。スリーブロック1222を中央位置(すなわち位置B)に動かすことにより、スリーブロック1222のリング端部1304、1306が、xコンプライアンス部材1206の溝(図12(b)の1228を比較する)と係合解除する。したがって、xコンプライアンス部材1206は、自由に回転することが可能にされる。
図13(f)は、位置Cを示すためのコンプライアンスデバイス1202の概略側面図である。図13(g)は、位置Cにおけるコンプライアンスデバイス1202の線AAに沿って取得された概略断面上面図である。xコンプライアンス部材1206からさらに遠くへスリーブロック1222をシフトすると(すなわち位置C)、プランジャー組立体、たとえばカム1226およびプランジャー1224を作動させる効果が生じる。図13(a)を参照すると、ストップ端部1308が、カム1226を係合し、カム1226はその結果としてカムシャフト1310を中心として回転する。カム1226の回転により、プランジャー1224の係合が引き起こされる。この係合において、プランジャー1224は、xコンプライアンス部材1206の方へ動かされ、これに係合する。したがって、プランジャー1224によってxコンプライアンス部材1206に圧縮力が加えられる。これは、その結果として、最後に調整された角度位置でxコンプライアンス部材1206をロックする。
3つの係合位置A、B、およびCは、xz平面に関する回転コンプライアンスとしてまたは固定ガイドとして機能する間に、柔軟性をもたせることができる。
したがって、たとえばPAK手技中に、xコンプライアンス部材1206の穴通路を通して針軸、たとえば1312が挿入される。針先端は、対象者の上面(たとえば、皮膚表面)に挿入される。針先端がピボットとして機能し、xコンプライアンス部材1206が針ガイドとして機能すると、針がターゲットにアクセスするまで対象者にさらに挿入される単一DOF(degree of freedom:自由度)しかない。これは、たとえば針の挿入中に
、エラーの可能性を有利に減少させる。
図14は、図11の装置のクランピング機構/デバイスの分解組立図である。U字形ブロック1106は、y軸に沿った動きを提供するために、本体1124内でスライド可能または本体1124から伸長可能である。クランプ部材/フィンガー1404、1406およびコンプライアンスデバイス1408(図12(a)の1202を比較する)を把持するために、U字形ブロック1106の取付端部1402が設けられる。したがって、U字形ブロック1106は、器具、たとえば針1410の保持/把持および操縦/動作を容易にする。
フィンガー1404、1406は、U字形ブロック1106を通ることができるピン1412で所定の位置にまとめられ、固定される。リーフスプリング1414の形の弾性部材が設けられて、その結果として、ボールジョイント、たとえば1416および対応するソケット、たとえば1418によって把持されたコンプライアンスデバイス1408を把持するための保持力をもたらす。リーフスプリング1414は、端部1420、1422において、フィンガー1404、1406の対応するスロット、たとえば1424に対して当接力/弾性力/付勢力をもたらして、フィンガー1404、1406を互いに向かって付勢する。
ロッキングポスト/ステム1428、1430によりフィンガー1404、1406を固定して、コンプライアンスデバイス1408がたとえば針調整および/または挿入プロセス中にフィンガー1404、1406から意図せずに解除されることを防ぐために、安全ロック1426が設けられる。すなわち、安全ロック1426が係合されるとき、コンプライアンスデバイス1408は、フィンガー1404、1406によって把持され、実質的に緩むのを防止される。したがって、安全ロック1426は、フィンガーロック部材として機能する。安全ロック1426は、代わりにステムを含んで、フィンガー1404、1406に設けられた対応するスロット、またはフィンガー1404、1406内に設けられた溝などを係合させるロック1426などの、ただしこれに限らない、他の形をとることができることは理解されよう。コンプライアンスデバイス1408の最後のコンプライアンス位置からの回転を防止するために、フィンガー1404、1406によってコンプライアンスデバイス1408のボールジョイント、たとえば1416にかけられる握力を増大させる/強くするためのボールロックレバーまたはロッキングレバー、たとえば1432が設けられる。
図15(a)〜(d)は、例示的実施形態における、コンプライアンスデバイスの係合および保持/把持を示すための概略図である。説明を容易にするために、図14からの同様の構成要素を指すために、同様の数字が使用される。
図15(a)を参照すると、コンプライアンスデバイス1408を係合させるために、クランピングフィンガー1404、1406のクランプ解除端部1502、1504において、押下力がかけられる。したがって、フィンガー1404、1406は、付勢されて開き、コンプライアンスデバイス1408がボールジョイント、たとえば1416および
対応するソケットジョイント、たとえば1418を使用してフィンガー1404、1406の内表面に固定される/取り付けられることを可能にする。クランプ解除端部1502、1504における押下力は、その後除去される。
図15(b)を参照すると、安全ロック1426は、ロッキングポスト/ステム1428、1430を係合させるように回転される。したがって、安全ロック1426は、クランピングフィンガー1404、1406を所定の位置に保持/把持して、フィンガー1404、1406がたとえば針位置合わせおよび挿入プロセス中に外に開くのを防ぐ。安全ロック1426が係合されると、コンプライアンスデバイス1408は、単に1つの軸を中心として自由に回転することができ、この自由は、コンプライアンスデバイス1408の内側xコンプライアンス部材によってもたらされる。回転運動は、実線矢印線によって示される。xコンプライアンス部材の動きをロックすることは、図13(g)を参照して説明したプランジャー組立体によって実現され得る。
図15(c)を参照すると、コンプライアンスデバイス1408は、位置合わせおよび挿入の目的で、様々な角度に回転され得る。図15(c)に示すように、針1410は、たとえば、表面上の第1のマーキングおよび第2のマーキングを、取り込まれたX線画像と位置合わせするために、U字形ブロック1106(したがって、装置)に平行に回転される。ターゲットの画像に針画像を重ねることにより、挿入路を確認することができ、したがって、進入点に関するユーザの決定を容易にすることができる。
図15(d)を参照すると、ボールロックレバー、たとえば1432は、内側に、または互いの方に回転されて、ボールジョイント、たとえば1416にソケット、たとえば1418を押しつける力を強くすることと、したがってコンプライアンスデバイス1408を任意の所望の最終角度に固定することとをもたらす。
例示的実施形態では、コンプライアンスデバイス1408を解除するために、ボールロックレバー、たとえば1432は、外側に、または緩める配置で、回転されることが可能であり、安全ロック1426を開放し、クランプ解除端部1502、1504に押下力が与えられる。すなわち、コンプライアンスデバイス1408の解除は、上記の係合ステップの逆の順序を使用することになる。
代替の例示的実施形態では、クランプ機構は、1つの可動クランピングフィンガーを有するように変更され得る。すなわち、もう一方のクランピングフィンガーは、固定された壁または固定された部材とすることができる。可動クランピングフィンガーは、固定された部材に向かって付勢されて、コンプライアンスデバイスを締めることができる。
図16は、例示的実施形態における、器具を誘導するための別の装置を示す概略図である。装置1602は、中空針1606などの器具を誘導するためのコンプライアンスデバイス1604と係合または協働することができる。装置1602は、コンプライアンスデバイス1604のy軸動作を作動させるための作動部材/機構として提供されるyロッド1608と、コンプライアンスデバイス1604のx軸動作を作動させるための第2の作動部材/機構として提供されるxロッド1610とを含む。コンプライアンスデバイス1604は、器具を受けるためのシャフトを有するボディを含む。コンプライアンス機構は、図4(b)(i)から(iii)を参照して説明した機構と実質的に同様である。
例示的実施形態では、針1606のYZ平面動作に、微細なチューニングと粗いチューニングの両方が行われる。針1606のXZ平面動作については、微細なチューニング調整が行われる。微細なチューニング調整は、針1606の挿入角度を調整する/変えるために行われる。
ロッキング機構/部材1612が設けられる。ロッキング部材1612は、装置1602の本体1612に設けられるねじ部材である。xロッド1610の動きをロックするために、ロッキング部材1612は、本体1614のねじ山(図示せず)を使用してねじ込まれ、xロッド1610に圧縮力をかける。したがって、y方向の動きのみを残して、x方向の動きは制限され得る。
図17は、図16の装置の概略上面図である。中央リングとして、回転機構/部材1702が設けられる。回転ロッキング部材1704は、装置1602の回転機構/部材1702に設けられるねじ部材である。回転ロッキング部材1704は、本体1614の回転を制限するために使用され得る。本体1614は、z軸または紙に入る軸を中心として約360度の回転角度で回転され得る。シータΘを比較する。例示的実施形態では、装置1602は、使用中に対象者の上に配置される。この点において、装置1602は、撮像中の陰影効果が実質的に低減されるおよび/または防止されるような材料で、全体的にまたは部分的に構成されることが好ましい。たとえば、装置1602の少なくとも把持部材が、このような材料で構成され得る。たとえば、X線撮像などの放射線撮像については、装置1602は、放射線透過的、または放射線透過性の、または放射線半透過性の材料で構成されることが好ましい。このような材料は、チタン、ガラス、ポリスチレン、ポリウレタン、PVC、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、紙などを含むことができるが、これらに限らない。したがって、x線または放射線画像上で装置による陰影効果は防止され得る。これは、X線画像上の陰影を防ぐことになる。
いくつかの実施形態では、コンプライアンスデバイス1604は、撮像中の陰影効果が実質的に低減されるおよび/または防止されるような材料で実質的に構成されることが好ましい。たとえば、X線撮像などの放射線撮像については、コンプライアンスデバイス1604は、放射線透過的、または放射線透過性の、または放射線半透過性の材料で構成されることが好ましい。このような材料は、チタン、ガラス、ポリスチレン、ポリウレタン、PVC、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、紙などを含むことができるが、これらに限らない。
図18(a)〜(d)は、例示的実施形態における、器具の保持/把持および解除を示すための概略図である。
図18(a)を参照すると、xロッド1610内にプラグ1802が設けられている。図18(a)は、係合された位置のプラグを示す。
図18(b)は、プラグが係合位置にあるときの、xロッド1610の他方の端部を示す。コンプライアンスデバイス1604は、xロッド1610の伸長された把持シャフト1804によって接触される。把持シャフト1804は、コンプライアンスデバイス1604の対応するくぼみ/穴1806に接触し、したがってコンプライアンスデバイス1604を所定の位置に固定/ロックする。したがって、把持シャフト1804は、装置1602の把持部材として機能し、xロッド1610により本体1614に連結される。
図18(c)を参照すると、たとえば、プラグ1802を引くことによって、プラグ1802に力が加えられて、プラグ1802を係合解除位置1802に動かす。把持シャフト1804は、くぼみ/穴1806から係合解除される/引っ込められる。したがって、コンプライアンスデバイス1604は、所定の位置から解除され、コンプライアンスデバイス1604のシャフト(図示せず)内に針1810を依然として維持しながら、装置1602から離れることができる。
図18(d)を参照すると、コンプライアンスデバイス1604が対象者の挿入表面に達した後、それによって針1810の周りに開口部1808が得られている。その後装置1602は、たとえば支持アーム(図1(b)の126を比較する)によってたとえば装置1602上のロッキングを解除した後、針1810を開口部1808内に保つことによって取り除かれ得る。
図19は、例示的実施形態における、器具を誘導するための別の装置を示す概略図である。装置1902は、中空針1904などの器具を係合させることができる。
いくつかの実施形態では、装置1902は、撮像中の陰影効果が実質的に低減されるおよび/または防止されるような材料で、全体的にまたは部分的に構成されることが好ましい。たとえば、装置1902の少なくとも把持部材が、このような材料で構成され得る。たとえば、X線撮像などの放射線撮像については、装置1902は、放射線透過的、または放射線透過性の、または放射線半透過性の材料で構成されることが好ましい。このような材料は、チタン、ガラス、ポリスチレン、ポリウレタン、PVC、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、紙などを含むことができるが、これらに限らない。したがって、x線または放射線画像上で装置による陰影効果は防止され得る。これは、X線画像上の陰影を防ぐことになる。
例示的実施形態では、装置1902は、いかなる支持アーム(図1(b)の126を比較する)もなく、二平面(たとえば、XZ平面およびYX平面)の本体取付装置(body mount apparatus)であり得る。装置1902は、取付ベースを用いて対象者の身体に直接取り付けられ得る。例示的実施形態では、取付ベースは、対象者に隣接する1つまたは複数の取付セグメント/脚部1906、1908を含む。装置1902を回転させるために、ユーザが(たとえば、本体の)縁部で装置1902を把持し、装置1902を自由に回転させることができる。取付けのために、装置1902は、対象者か取付ベースたとえば取付セグメント/脚部1906、1908のどちらかに付けられた粘着テープまたはジェルによって、対象者に一時的に付着され得る。粘着テープまたはジェルのこのような手段は、回転ロッキングとして機能することもできる。したがって、XZ平面およびYZ平面の機構1910が、取付けのために表面の上で平行に、一定の/固定のZ軸の高さ(1912を比較する)に持ち上げられる。
装置1902は直接取り付けられることが可能であるので、装置1902は、取付けのために表面上で任意の角度に位置合わせされることが可能であり、したがって、たとえば手術台/ベッドの相対位置およびサイズによって制限されないという柔軟性を有利にもたらす。さらに、装置1902は対象者に直接取り付けられることが可能であるので、装置1902は、たとえば対象者の呼吸パターンおよび頻度に合わせて動くことができる。有利には、装置1902が対象者とともに動くので、組織および臓器破裂の可能性は、最小化され得る。
図20は、図19の装置1902の分解組立図である。図20を参照すると、装置1902は、本体2002と、第1の作動機構/部材2004と、第2の作動機構/部材2006と、ロッキング部材2008とを含む。第1および第2の作動機構/部材2004、2006は、XZ平面およびYZ平面機構1910を提供する。本体2002は、取付ベースを含み、たとえば、その結果として、対象者に付着するための取付セグメント/脚部1906、1908を含む。本体2002はまた、取付セグメント/脚部1906、1908から固定のZ軸高さまでXZ平面およびYZ平面機構1910を持ち上げる。
第1の作動機構/部材2004は、本体2002上でたとえばy軸動作をもたらすためのスライダの形であり得る。第2の作動機構/部材2006もまた、本体2002上でた
とえばx軸動作をもたらすためのスライダの形であり得る。第1の作動機構/部材2004は、y軸における動きまたはさらなる伸長をロックするためのロッキングラッチ部材2010を受け入れるための空洞を含む。ロッキング部材2008は、x軸における動きをロックするために設けられる。ロッキング部材2008は、ねじ回転ロックとして機能するためのねじ型部材であってもよい。
第2の作動機構/部材2006は、針などの器具が自由に移動することができる移動路2012をさらに含む。図のように、本体2002には、対応する移動路2014が設けられる。装置の外のピボットポイントを中心とした器具の回転動作は、移動路2012内であることが好ましい。
第2の作動機構/部材2006は、好ましくは移動路2012の両側の壁に設けられた鋸歯部、たとえば2016をさらに含む。鋸歯部は、第1の作動機構/部材2004内に配置されたフレキシブルアーム(図示せず)と協働するように機能し、フレキシブルアームは、希望するとき、y軸における動きまたはさらなる伸長をロックするために、ロッキングラッチ部材2010によって動かせるものである。
器具を把持/保持するための把持部材として、第1の作動機構/部材2004上に、開口部2020が設けられる。第1の作動機構/部材2004は、あらかじめ脆弱にされた部分/ライン2018もまた含む。
図21(a)は、組み立てられたときの装置1902の概略図である。図21(b)は、装置1902の概略上面図である。説明を容易にするために、図19および20からの同様の構成要素を指すために、同様の数字が使用される。
図21(a)を参照すると、第1の作動機構/部材2004の(すなわち、y方向における)上面は、本体2002と同一平面で設けられる。すなわち、第1の作動機構/部材2004の上面は、本体2002の上に突出しないことが好ましい。
図21(b)を参照すると、中空針(図19の1904を比較する)などの器具を保持/把持するために、器具ホルダ2102が設けられる。器具ホルダ2102は、XZ平面およびYZ平面機構1910上に設けられる。器具ホルダ2102に設けられた開口部2104を通して、針が挿入され得る。一定の高さ持ち上げられたXZ平面およびYZ平面機構1910は、ピボットポイントを対象者上の挿入ポイントに、または針の先端部に位置付けて、針先端位置の誘導を可能にする。したがってピボットポイントは、装置1902の外にある。針先端動作の解像度は、持ち上げの高さに基づく。開口部2104により、針は挿入の平面または対象者の挿入平面に沿って自由にスライドすることができる。針の動きは、X軸およびY軸における動きによってもたらされるXZ平面およびYZ平面運動に基づく(図2(a)および(b)に関する説明を比較する)。
X軸およびY軸における動きまたは動きの組合せが、たとえば対象者内の針先端位置を調整/シフトすることができる。第2の作動機構/部材2006(すなわち、x軸方向のスライダ)は、たとえば、パッド2106、2108のどちらかでx方向に押すまたは引く力を加えることによって、本体2002に対して平行方向にスライドすることができる。
x方向の動きは、第2の作動機構/部材2006上に組み立てられた第1の作動機構/部材2004(すなわち、y方向のスライダ)によって強制される。すなわち、第2の作動機構/部材2006は、本体2002の端壁2110、2112内に維持される。次に図22(a)および(b)もまた参照する。図22(a)は、第2の作動機構/部材20
06が一方のx軸方向(たとえば、+x方向)に完全に伸ばされた装置1902の概略上面図である。図22(b)は、第2の作動機構/部材2006が他方のx軸方向(たとえば、−x方向)に完全に伸ばされた装置1902の概略上面図である。
図21(b)に戻ると、ロッキング部材2008は、本体2002内のねじ山(図示せず)により第2の作動機構/部材2006を係合させることができる。ロッキング部材2008が係合される、または係合するためにねじ留めされると、ロッキング部材2008は、本体2002に対して第2の作動機構/部材2006に圧縮摩擦力をかけて、x軸方向の動きを制限する。ロッキング部材2008は、単一軸(y軸)に沿ったさらなる動きのみが可能にされるように、x方向の動きを制限することができる。ロッキング部材2008は、ねじロックナットとすることができる。次に図23(a)および(b)もまた参照する。図23(a)は、第2の作動機構/部材2006と係合されたロッキング部材2008の概略図である。図23(b)は、矢印Dから見たときの、第2の作動機構/部材2006と係合されたロッキング部材2008の概略断面図である。
図21(b)に戻ると、第1の作動機構/部材2004は、たとえば、第1の作動機構/部材2004の、本体2002の外に伸長された部分に配置されたパッド2114でy方向に押すまたは引く力をかけることによって、第2の作動機構/部材2006に対して垂直方向にスライドすることができる。第1の作動機構/部材2004は、第2の作動機構/部材2006上に設けられたガイドスロット2116、2118に沿ってy軸方向に進む。第1の作動機構/部材2004は、スロット2116、2118に沿ってスライドすることができる。スロット2116、2118は、図のように端部が閉じたものである。第1の作動機構/部材2004の動きの限界は、ガイドスロット2116、2118の端部によって設けられる。次に図24(a)および(b)もまた参照する。図24(a)は、第1の作動機構/部材2004が一方のy軸方向(たとえば、+y方向)に完全に伸ばされた装置1902の概略下面図である。図24(b)は、第1の作動機構/部材2004が他方のy軸方向(たとえば、−y方向)に完全に伸ばされた装置1902の概略下面図である。
図21(b)に戻ると、第1の作動機構/部材2004の空洞内からロッキングラッチ部材2010を引っ張るまたは伸ばすことによって、y軸方向の動きがロックされ得る。
図25は、例示的実施形態における、ロッキングラッチ部材の係合を示すための概略図である。ロッキングラッチ部材2010は、第1の作動機構/部材2004内に配置された柔軟部材、たとえば2502、2504に付着される。ロッキングラッチ部材2010が第1の作動機構/部材(図示せず)の空洞内から伸ばされる(2506を比較する)とき、ロッキングラッチ部材2010の端部2508、2510は、ロッキング副部材として柔軟部材の部分、たとえば2502、2504を外側に押し出すまたは伸ばすように機能する。柔軟アーム、たとえば2502、2504すなわちロッキング副部材の伸ばされた部分2512、2514は、第2の作動機構/部材(図示せず)の移動路(図20の2012を比較する)の壁に設けられた鋸歯部または歯車の歯、たとえば2016に係合することができる。係合は、したがってy軸方向に沿った動きを制限することができる。
図26(a)および(b)は、例示的実施形態における動きの範囲を示すための、装置1902の概略上面図である。図26(a)は、−x方向および+y方向に完全に伸ばされた装置1902を示す。図26(b)は、+x方向および−y方向に完全に伸ばされた装置1902を示す。
図20を参照すると、第1の作動機構/部材2004を横断して、あらかじめ脆弱にされた部分/ライン2018が設けられ得る。あらかじめ脆弱にされた部分は、代替的には
、装置1902の任意の構成要素に、たとえば本体および/または第2の作動機構/部材などに設けられ得ることは理解されよう。
図27(a)および(b)は、例示的実施形態における、機器の解除を示すための装置1902の概略側面図である。図27(a)は、たとえば針を対象者に挿入した後の、器具を誘導するための装置の最終位置を示す。
図27(b)を参照すると、第1の作動機構/部材2004は、あらかじめ脆弱にされた部分/ライン(図20の2018を比較する)に沿って第1の作動機構/部材2004を折るように持ち上げられる(2702を比較する)。折った後に、挿入された針のための空洞または自由な通り道が作成される。取り付けられた装置(図19の1902を比較する)は、針から取り除かれ得る。たとえば、本体および第2の作動機構/部材は、数字2704で示す方向に取り除かれ得る。したがって、いかなる構成要素も挿入された器具に接触することなく、器具解除が行われ得る。例示的実施形態では、折ることは、装置を再利用不可能にし、破壊的である。
したがって、説明する例示的実施形態では、器具、または針の一部を並進動作させて、針がある角度に傾くことができるようにするための装置が設けられ得る。傾斜/回転角度は、たとえば針先端部に維持されるピボットポイントを中心とすることができる。装置は、針が二平面(たとえば、XZ平面とYZ平面)で動き、それぞれの平面内で2つの角度に針を傾斜/回転させるように、単一平面における針の並進動作を生じさせることができる。装置は、XZ平面およびYZ平面動作のための微調整および粗調整を行うことができる。例示的実施形態では、XZ平面およびYZ平面動作/調整の範囲は、0から約200mmの範囲内である。針の把持は、(たとえば、プラグを使用する)トグル、または(クランプ機構を使用する)クリッピングとすることができる。例示的実施形態では、装置を構成するために使用される材料は、ポリカーボネート(PC)、PEEK、チタン、および/またはアクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)などの硬質プラスチックであることが好ましいことがある。さらに、装置を構成するために使用される材料は、X線画像における陰影を最小限にするまたは防ぐために、放射線透過的、または半透過性の材料であることが好ましいことがある。
いくつかの例示的実施形態では、Cアームレシーバに、X線撮像から離れて、レーザ源が取り付けられ得る。(プリズムによる)レーザビームは、Cアームレシーバ平面に垂直であり得る。レーザは、プリズムを使用して対象者に向けられ得る。レーザの可視基準またはポイントは、Cアームレシーバに取り付けられた可動機構を使用して調整可能であり得る。
説明した例示的実施形態では、器具を誘導するための装置の外にピボットポイントを有して、他の装置全体に、器具の自由な回転を可能にする確実性をもたらすことができ、たとえば、回転のポイントは、そのような装置の本体内であってもよい。回転または運動の自由を多くしすぎると、手技中の誤りを招く可能性があることが認識された。さらに、例示的実施形態における装置は、ロボットデバイスと比べると、比較的より安価で、使用しやすいものであり得る。また、例示的実施形態における装置は、ユーザが器具の挿入中に直接触覚フィードバックを得ることを可能にし得る。また、対象者の動き、たとえば呼吸による何らかのずれが存在する場合、器具は、例示的実施形態における装置を使用して、もとの経路に誘導され得る。さらに、X線は、針誘導/挿入中にスイッチをオフにされ得るので、例示的実施形態におけるシステムおよび装置は、手技中にX線にさらされることを減らすことができる。また、例示的実施形態における装置は、新規の使用者に対して手技の学習曲線が短くされ得るように、技法を簡単にすることもできることが認識された。より容易な誘導および参照により、より短い手技の時間が取得され得ることも認識された
。
したがって、例示的実施形態は、有利には、針位置合わせおよび挿入プロセスを管理するために精密調整および誘導技術を使用者の技能および器用さと組み合わせることができる受動的PAK支援デバイス(PAK−AD)を提供することができる。例示的実施形態における装置は、針が、他の平面における位置合わせに影響を与えることなく、一平面内で調整のために参照されることをもたらすことができる。例示的実施形態における装置は、針が所定の位置に物理的にロックされることを可能にし、対象者への針の挿入に対して1つのDOFのみを許可することができる。例示的実施形態はまた、ターゲットに対する針の高い位置合わせ精度を実現するのを支援するために、いくつかの誘導およびロッキングモジュールと連結された多関節支持アームを提供すると同時に、ターゲット上に針を調整し、挿入するために、依然として使用者に完全な制御を与えることができる。
説明する例示的実施形態では、x軸およびy軸について説明したが、例示的実施形態はこのように限定されないことは理解されよう。たとえば、x軸およびy軸は任意であり、交換可能であり得る。また、他の軸、垂直でない軸さえも使用され得る。同様に、XZ平面およびYZ平面について説明したが、他の平面が使用され得る。
また、説明する例示的実施形態では、例示を容易にするために、針などの器具について説明している。装置およびシステムは、器具とは無関係に提供され得ることは理解されよう。
さらに、例示的実施形態の装置の外のピボットポイントを中心とした傾斜/回転動作となるXZ平面およびYZ平面動作は、PAK手技のみで使用されることに限定されないことは理解されよう。例示的実施形態の装置は、腎臓結石除去手技、結腸、胃、肺のための手技など、様々な生体系および他の手技に使用され得る。例示的実施形態の装置は、美容のための手技にも使用され得る。例示的実施形態の装置は、好ましくはX線撮像などの撮像システムの支援の下で、埋め込まれたターゲットに対して器具の誘導を利用する非外科的手技にも使用され得る。
さらに、把持部材と協働するコンプライアンスデバイスを有する説明した例示的実施形態は、このように限定されないことは理解されよう。すなわち、これらの例示的実施形態は、把持部材が直接に、すなわち別個のコンプライアンスデバイスなしで、器具を保持/把持するように変更され得る。
説明する例示的実施形態では、対象者は、人間または動物の対象者であり得る。ターゲットは、組織、腫瘍、結石などであり得る。
さらに、例示的実施形態は、撮像および/または位置合わせステップが、自動化されたシステムによって実施または支援され得るように変更され得ることは理解されよう。すなわち、例示的実施形態は、部分的に受動的なPAK支援デバイスを提供するように変更されることが可能であり、このような例示的実施形態は、全く受動的なPAK支援デバイスに限定されない。
大まかに説明する本発明の範囲を逸脱することなく特定の実施形態に対して、他の変形および/または変更が行われ得ることは、当業者には理解されよう。本実施形態は、したがって、あらゆる点で例示であって、限定ではないと考えられなければならない。